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隨著商品經濟和信息技術的發展，自動化倉儲系統(ASS—Automatic Storage System)已在大型集團企業、商場和國防等各個領域中崛起。它是一種自動存儲和取出貨物系統，是當今最新型的倉儲設施。 現代ASS中貨物虛實的自動化識別是ASS的前提。ASS是由高層立體貨架、堆垛機、輸送系統、信息識別系統、計算機控制系統、通信系統、監控系統和管理系統等組成的。其中，信息識別系統的作用是完成對貨物品名、類別、貨號、數量、等級、生產廠，甚至貨位地址的識別。為實現這些功能，可用條形碼、磁條、光學字符和射頻等識別技術來對物流信息進行采集。而貨位的虛實識別技術，即自動判斷貨位上貨物的有無就是信息識別系統的重要組成部分，是實現倉儲貨位自動管理的基礎，也是解決堆垛機和貨物安全的必需。 軟件法是貨位虛實識別技術的首選 應該說貨位虛實識別技術的方法有多種，但是用軟件法來判別貨位虛實，其設計思想簡單、實施方便，可在線自動完成貨位虛實的判別及修改，故為首選。 軟件法實際是用數據庫技術，是在管理計算機數據庫中設置一張貨位表。表中字段“有貨”為“是/否”邏輯型。字段值為YES的貨位，表示該貨位有貨即“實”，字段值為NO的貨位，表示該貨位無貨即“虛”。 貨位的虛實是由AS/RS監控系統根據貨物入出庫實際情況自動修改的。其工作流程如下：當有貨物準備入庫時，監控系統程序查詢貨位表中是否有貨字段為NO的空閑貨位，如果有，將其分配給相應的堆垛機，并發出存貨命令，堆垛機將貨物放在該貨位后，向上位機監控程序返回“存貨命令己完成”的信息，這時上位機監控程序就將該貨位對應的有貨字段改為YES；貨物出庫時反之。然而，當工作為離線方式時，軟件法無法完成貨位虛實的判別，此時應用傳感器法。 傳感器法的應用 傳感器法是將傳感器安裝在堆垛機貨叉適當位置上，檢測貨位上是否有貨存在的方法。傳感器法使用的傳感器主要有反射式光電傳感器、超聲波傳感器等。 1 光電傳感器的檢測 安裝在堆垛機貨叉上的組件式光電傳感器，其輸出作為堆垛機控制器的輸入信號。存貨時，如果欲存貨的貨位無貨，則光電傳感器無輸出信號；如果欲存貨的貨位有貨，則光電傳感器輸出信號，堆垛機控制器接收該信號后，便立即停止運行，同時向上位計算機發出故障信號，等候處理。 2 超聲波傳感器的檢測 組件式超聲波傳感器由聲波發射器、接收器、定時器及控制器等組成。其應用回聲測距的原理。當堆垛機貨叉向貨位靠近時，首先由聲波發射器向貨位發射高頻脈沖波束，波束發射后即刻自行關機，同時又打開聲波接收器檢測回聲信號，定時器則記錄在空氣中聲波的傳播時間，從而換算出被測貨物到聲波傳感器之間的距離，從而識別貨位虛實。圖1所示超聲波傳感器的檢測示意圖。 圖1 超聲波傳感器的檢測示意圖 一線（網絡）法(1-Wire Net) 設計方案 在對貨位和可靠性要求很高的場合中，每個貨位上都要安裝一個開關。這樣做的缺點是大量的開關與識別裝置（計算機）的聯線比較麻煩。為此，采用最新型的一線（網絡）法，可謂是一種性價比不錯的設計方案。 一線網絡也稱為微局域網(MicroLAN)，是由總線主機(BUS Master)、數據線—普通雙絞線(及其扦接件)和1-Wire器件等三類設備所構成的，如圖2所示。 圖2 一線網絡結構 在系統中，共用一條數據線的器件叫1-Wire器件。1-Wire器件通過一個端口連接到微處理器，這些器件有存儲NVRAM、EEPROM、可尋址開關、數字傳感器、時鐘等類型。大多數1-Wire器件完全靠從數據線上獲得的電源供電。當數據線上為高電平時，電荷存儲在器件內部；當數據線為低電平時，這些電荷可提供能量。 總線主機與1-Wire器件之間雙向（半雙工）傳遞信號和1-Wire器件的供電僅靠一根線(普通雙絞線—數據線)，1-Wire Net因此而得名。一線網絡對總線主機的要求不高，任何標準微處理器都可作為總線主機，如晶振頻率1.8MHz以上的8051系列單片機、具有115.2kp/s UART的微型計算機(PC)等。圖3所示為一種用于AS/RS實用化的用1-Wire器件和PC組成的擴展微局域網。 圖3 由1-Wire器件和PC組成的貨位檢測方案 DS2401是1-Wire器件中最簡單的一種，是一種可尋址開關。利用DS2401可以為貨位貼上一個唯一的電子標簽。每個器件都由工廠用激光刻寫一個唯一的、不可更改的64位序列號，即由64位串行碼組成的8字節的標識碼。第一個字節表示1-Wire器件類型，接下來的6字節是其唯一的地址碼，使得同類具有248種地址碼，以保證在微局域網上不會產生節點地址沖突；最后一字節是CRC校驗碼，以供主機在讀地址是判斷是否發生傳輸錯誤。如需判斷某開關的開閉狀態時，主機只要讀與開關相連的DS2401地址碼即可。若讀到器件的地址碼，說明該開關處于閉合狀態，其貨位為實；否則說明開關處于斷開狀態，其貨位為虛。這樣就實現了的貨位檢測。當DS2401 1-Wire器件的數目超過98時，則必須使用1-Wire擴展器件DS2409，這樣使得可使用的1-Wire器件數目幾乎沒有限制。電子標簽中不僅包含貨位的虛實狀態，而且還可包含貨物其他信息，例如在貨位的適當位置安裝數字溫度傳感器，可以了解貨位的溫度。 RFID技術 微波射頻識別（RFID）是近年來國外應用最廣泛的一項新型自動識別技術，能實現信息數據自動識別。對于遠距離(可達10m以上)、高速移動(時速100km以上)、無接觸物體識別場合尤為適用。其典型工作頻率有915MHz、2.45GHz、5.8GHz三個頻段，廣泛應用于車輛自動識別門禁、物流，生產線管理、防偽領域。 微波射頻式位置檢測技術的突出優點是利用無線射頻方式進行非接觸識別，無須外露電觸點，無源電子標簽可按不同的應用要求來封裝。系統可同時識別多個靜止的和高速運動的電子標簽。 1 RFID系統組成 微波射頻識別系統由讀寫器、天線、電子標簽、專用短程通信協議DSRC及其相關的監控、定位和報警設備等構成，如圖4所示。 圖4 RFID系統結構框圖 ● 電子標簽由低功耗芯片、基片和微帶電路組成。按供電方式分為有源和無源電子標簽；按應答方式分為主動式和被動式，目前無源卡已能工作在915MHz、2.45GHz兩個微波頻段。 ● 讀寫器用于啟動(激活)電子標簽，實現數據傳送，并承擔防碰撞和身份驗證的任務。對無源識別系統，還應給電子標簽提供足夠的微波能量。 ● 微波射頻天線用來接收和發射微波功率，具有良好的方向性。 ● DSRC專用短程通信協議通過空間濾波、極化濾波、頻率濾波、信號處理濾波和跳頻頻譜擴展等技術提高系統的準確識別率。 2 RFID在物流自動化倉儲系統中的應用 電子標簽貼裝于貨物上，內存貨物品名、類別、貨號、數量、等級、生產廠家等數據。讀寫器與天線在安裝在堆垛機貨叉上，當堆垛機貨叉向貨位運動時，不斷地發射微波能量并接收從電子標簽發出的微波信號。用讀寫器通過天線啟動(激活)電子標簽并讀取貨位上有無貨物號及其他的數據，將其傳送至PC機上，從而實現了貨物有無的鑒別。 3 RFID的主要優點 ● 成本低廉，便于大面積使用，提高了系統的可靠性。 ● 電子標簽無須裸露，可用耐火材料或陶瓷封裝，耐腐蝕，最高耐溫可超過300℃。 ● 安裝維護簡便，標簽安裝無嚴格要求，接收距離最遠可達>10m。 ● 采用絕對編址，無累計誤差。使位置識別準確無誤。 |
